GLÜCKAUF
Berg- und H ü t t e n m ä n n i s c h e Zeitschrift
Nr. 25 24. Juni 1922 58. Jahrg.
Das Verfüllen von Tiefbohrlöchern.
Von Professor Dr.-Ing. O. S p a c k e l e r , Clausthal.
Das V erfüllen von B o hrlöchern ist ein G eb ie t d er Technik, ü b e r das kaum V eröffentlichungen v o rh an d en sind. D ie L eh rb ü ch e r d er T ie fb o h rk u n d e erw äh n e n fast nichts davon. D ie p reußischen B erg p o lizeiv ero rd n u n g en begn ü g en sich m it d e r A nw eisung, daß eine V erfüllung erfolgen m uß, daß im b eso n d ern die R ohre n u r u n te r gleichzeitigem V erfüllen g ezogen w erden dürfen, un d daß der B ergrevierbeam te im Einzelfalle ein e V erfüIIungsvor- schrift erläßt. T ro tzd em ist a b e r d er B o h rlo c h v erd ich tu n g eine erhebliche B e d eu tu n g beizum essen. Im D eckgebirge m uß die V erfüllung eine T re n n u n g d e r d u rch das B ohrloch hergestellten V e rb in d u n g verschiedener W asse rh o riz o n te gew ährleisten, dam it d er S chürfer v o r A n sp rü ch en auf Schadenersatz gesich ert ist. F ü r ein B ergw erk bedeutet ein offenes B ohrloch nicht n u r eine starke B elastung d urch W asserhaltungskosten, so n d e rn infolge d er A u sw asch u n g s
m öglichkeit auch eine ständige O efahr.
B esondere B e d eu tu n g hat die V e rfü llu n g natürlich im Salz- un d ferner im Ö lb erg b a u , w o es gilt, die V erw ässe
ru n g d e r Lagerstätte zu verh in d ern u n d dazu einen unbed in g ten W asserab sch lu ß d e r ü b erla g ern d en Schichten gegen den Ö lh o riz o n t nicht n u r fü r die D au er des Be
triebes dieses B ohrloches, so n d e rn auch nach seiner E r
sc h ö p fu n g zu g u n sten d e r N ach b arlö ch er zu sichern. In früherer Z eit w u rd e das V erfüllen häu fig d ad u rc h ver
einfacht, d aß m an T eile d er V e rro h ru n g im B ohrloch stecken ließ. In to n ig e n u n d m ergeligen Schichten legt sich das vom S pülw asser ins Q uellen g ebrachte G eb irg e so fest an die R ohre an, daß dad u rch ein sich erer A b
schluß g ew ährleistet w ird. A uch D ickspülung, die u nter dem Ü b erd ru c k d e r W assersäule im B ohrloch h in te r den R ohren hoch zu steig en sucht, hat m eist dieselbe W irkung.
Ein b le ib en d e r W asserab sch lu ß w ird a b e r d urch den R o h r
strang n u r bew irkt, w en n m an nich t n u r den im T o n eingeklem m ten Teil im B ohrloch läßt, so n d e rn auch die Zuflüsse a u s den d a rü b e r u n d d a ru n te r liegenden W asser
horizonten d u rch die V e rro h ru n g vom B ohrloch fernhält.
Dabei ist h eu te m e h r d en n je das B estreben vo rh an d en , die R ohre w iederzugew innen, da d e r P reis d e r B o h rro h re etwa auf das 9 0 fache d e r F riedenskosten gestiegen ist, w ährend die L öhne, auf die d e r H auptanteil an d e r B o h r
lochverfüllung entfällt, n u r rd. die 3 0 fache H ö h e erreicht haben. Im folg en d en soll d ah e r ein kurzer Ü b erblick ü b e r die jetzt üblichen V erfüllungsverfahren g e g e b en u n d da
bei erläutert w erden, u n te r w elchen B e d in g u n g en die einzelnen V erfahren a n w e n d b a r sind.
D as älteste u n d einfachste V erfahren b esteht darin, das erb o h rte G u t w ied e r in das B ohrloch h ineinzuw erfen u n d zeitw eise festzustam pfen. D er G efahr, daß h ineingew orfene Stücke nicht b is auf die S ohle gelangten, so n d e rn h än g e n blieben u n d das B ohrloch g ew ö lb e artig ab schlossen, suchte m an d ad u rc h v o rzu b eu g en , daß m an n u r kleine M engen gleichzeitig einführte. So füllt m an bei einfachen V erhält
nissen auch heute n och das beim B ohren g e w o n n e n e G u t w ied e r ein. Z um W asserabschluß brachte m an T o n ein, un d zw ar knetete m an K ugeln von 4 - 5 cm D u rch m esser u n d w arf sie nach V orschrift in gan z bestim m ten A bständen von etw a >/i - 1 m in einzeln ein. N ach V erfüllen v o n 5 o d e r 10 ni des B oh rlo ch es w u rd e m it d er B ohrkeule am G e stänge eingefahren u n d festgestam pft. Ä hnlich arbeitete m an frü h e r auch m it Z em ent, d en m an in kleinen Säckchen o d er än d e rn zerstörbaren P ack u n g en in das B ohrloch einw arf u n d feststam pfte. M it Z em ent ist d as V erfahren a b e r n och u n sic h erer als m it T o n , da das A b binden des Z em en tes in dem A ugenblick b eginnt, w o e r ins W asser kom m t. Bis d as Feststam pfen erfolgt, ist d e r A b b in d e v o rg a n g bereits erheblich fortgeschritten, den das Stam pfen stört, so daß ein sachgem äßes F estw erden vereitelt w ird. A uch besteht keine G ew äh r, daß die V erp ack u n g beim V erstam pfen vollständig platzt u n d zw ischen den einzelnen P äckchen so w ie zw ischen ihn en u n d d e r B o h rlo c h w a n d u n g keine H o h lräu m e verbleiben. In jedem Falle hat das V erfahren des E inw erfens von K ugeln o d e r Säckchen den N achteil, daß m an völlig vom g uten W illen des A rbeiters ab h än g t.
N ich t u n w ahrscheinlich ist es, d aß dieser gelegentlich die Zeit verp aß t u n d n achträglich m e h re re K ugeln auf einm al einw irft. A uch erfo rd e rt das V erfahren se h r lan g e Zeit, w obei fü r das Feststam pfen im m er m eh rere Leute b ereit
gehalten w erden m üssen, so d aß d er L o h n au fw an d h och ist.
In E rk e n n tn is dieser Schw ierigkeiten g in g die E n t
w ick lu n g d e r T ech n ik dahin, das V erfü llu n g sg u t nicht vo n o b en in das B o h rlo c h einzuw erfen, so n d e rn es un m ittelb ar an die g ew ü n sch te Stelle zu b rin g en . Z em ent erw ies sich dabei als dem T o n ü berlegen, d a die E in
f ü h ru n g u n te r W asser erfolgen m u ß , d e r T o n sich a b e r im W asser au flö st u n d darin su sp e n d iert bleibt, w äh ren d sich d e r Z em en t k ö rn ig niederschlägt. So ist so w o h l fü r die A b d ich tu n g w asserfü h ren d er H o rizo n te bei d e r H erste llu n g des B oh rlo ch es als auch bei d er V er
fü llu n g nach se in er A ufgabe d er Z em en t das herrsch en d e D ichtungsm ittel g e w o rd e n . A nfangs fü h rte m an ihn m it e in er am Seil h än g e n d en S ch lam m b ü ch se ein, die sich
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beim Aufsetzen auf die S ohle z. B. d ad u rc h öffnete, daß eine als B oden eingelegte G lasscheibe beim A ufsetzen von einem D o rn durch sto ß en w u rd e. M an w ar hierbei in der Lage u n d w egen der gerin g en L eistungsfähigkeit w irtschaft
lich gezw u n g en , einen dicken Brei zu verw enden. G erade darin ab e r lag die Schw ierigkeit, da m an nicht die G ew äh r hatte, daß dieser Brei in alle W inkel un d A usbau ch u n g en des B ohrloches e in d ra n g u n d einen zuverlässigen A bschluß an den W a n d u n g e n herbeiführte. M an g in g deshalb dazu über, den Z em en t in G estalt von M ilch d u rch das G estänge auf die B o h rlo c h so h le zu p u m p e n . H ierbei kann m an nicht in derselben W eise w ie bei d er H erstellu n g eines B eton
pfropfens in ersoffenen Schächten verfahren, w o m an d urch ein en R o h rstran g von g eringem D u rch m esser die T rü b e bis dicht ü b e r die S ohle leitet u n d den Z em en t lediglich d urch sein G ew icht auf die Sohle ausfallen läßt. D ie Q u e r
schnitte des Schachtes u n d d er R ohrleitung sin d so verschie
d en g ro ß , daß selbst bei erh eb lich er S trö m u n g sg esc h w in d ig keit im R o h rstran g die B ew eg u n g des im Schacht aufsteigen
d en W asserstrom es ä u ß e rst g erin g bleibt. In einem im V er
gleich dazu e n g e n B ohrloch w ird bei der Z u fu h r von Z em en t d u rch die R o h rle itu n g die aufsteigende B ew eg u n g so groß, daß d e r Z em en t nicht ausfällt, so n d e rn als T rü b e im B o h r
loch hochsteigt. E ine V errin g eru n g d er G eschw indigkeit im G estänge ist m it R ücksicht auf das A b b in d en des Zem entes unzulässig. So m u ß m an das B ohrloch nach o b e n hin abschließen u n d ein A ufsteigen des W assers in n erh alb der V e rro h ru n g ausschließen, so daß die T rü b e d urch den Ü b erd ru c k d er P u m p e in das G eb irg e h in e in g ep reß t w ird.
Die nachstehende A b b ild u n g zeigt eine derartige E inrich
tu n g . M an erreicht dadurch, daß d er Z em en t ähnlich wie bei dem fü r das
S chachtabteufen a n g ew an d ten V erstei- nungsverfahren in alle K lüfte u n d P o re n des G eb irg e s eind rin g t, ein d u rch die M ei
ßelarbeit rissig g e w o rd e n es G eb irg e also w ied er v o llstän
d ig dicht geschlossen w ird, u n d daß ein g u tes A b binden des Z em entes an den B ohrloch w a n d u n g e n gew ährleistet ist. E rst w en n sich alle P o re n des G eb irg e s gefüllt haben, w ird d er Z e
m e n t auf d e r B o h r
lo chsohle ansteigen, w as das M anom eter d er P u m p e anzeigt.
Ist der Z em en t bis an das G estän g e em p o r-
gestiegen, so stellt m an seine Z u le itu n g ab u n d läßt ihm zum A b b in d en Zeit. U m einen g ro ß e m Teil des B o h r
loches auf einm al zu Verfällen, m u ß , sow eit nicht feste B olirlo ch w än d e v o rh er das Z iehen d e r R ohre gestatten, u n te r gleichzeitigem A nheben des G estänges u n d d er V er
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Einrichtung zur Bohrlochabdichtung mit Zementtrübe.
ro h ru n g eine m öglichst g ro ß e M enge in einem Satz ein
g ebracht w erden. D ie A m erikaner pflegen bei E rd ö lb o h ru n g en 10 t Z em en t u n d m e h r (T rockengew icht) auf einm al einzuspülen.
W ich tig fü r das G elingen ist d ie W ahl d e r richtigen, d er A bbindezeit, d er chem ischen Z u sam m en setzu n g des B ohrlochw assers, d er Beschaffenheit des G esteins usw . an
zupassenden Z em entsorte, die nicht schw inden darf. V or d er W eiterarbeit m u ß m an d u rch E infahren m it dem G e
stänge feststellen, o b d e r Z em ent a b g e b u n d e n hat. Dieses V erfahren bietet den V orteil, daß m an das M ißlingen fest
stellen, den nicht a b g e b u n d en e n Z em en t m it d er Schlam m büchse o d e r S chappe v erh ältn ism äß ig leicht w ieder ent
fernen u n d d ann den V o rg a n g m it geeigneterm Zem ent w ied erh o len kann.
Eine w esentliche E rsparnis w ü rd e m it d e r V erw endung einer B etonm ischung au s Z em ent u n d feinem Sand an Stelle des reinen Z em entes v erb u n d e n sein. D a hierbei aber die G efahr d er E n tm isch u n g besteht, ist d er Beton fürSicher- heit erfo rd ern d e W asserabschlüsse nicht zu em pfehlen.
In m ächtigen, wasserfreien Schichten, z.B . bei Bohrlöchern, die tief in das S teinkohlengebirge hineinreichen, läßt sich jedoch die V erd ic h tu n g w esentlich verbilligen, w enn man das Loch g egen die W a sserh o rizo n te m it Pfropfen aus reinem Z em ent abschließt u n d dazw ischen Beton, d. h.
Z em en t m it feinstem Sand, verw endet.
D as h ier geschilderte V ersteinungsverfahren ist bereits vielfach m it E rfolg an g e w an d t w o rd en . In D eutschland h at m an zw ar infolge d er erheblichen Sicherheitspfeiler, w elche die B erg b eh ö rd e für T ie fb o h rlö ch e r vorschreibt, kaum G elegenheit, den E rfo lg d er A b d ich tu n g einw and
frei festzustellen. D agegen sin d aus d er E rdölgew innung, w o m an nach dem selben V erfahren den A bschluß der w asserführenden Schichten g egen die Ö lh o rizo n te bewirkt, zahlreiche g ünstige E rg e b n isse bekannt. Sie lassen sich dadurch einw andfrei feststellen, daß m an das Bohrloch lange Z eit n ac h h er sorgfältig auf W asserzuflüsse beobachtet, u n d daß m an ferner nach dem A b binden des Zementes, in den die R o h rle itu n g v or dem E rhärten eingesenkt ist, m it der K rone den Z em entpfropfen w ied e r durchbohrt.
D ie B e rg b e h ö rd e d er V ereinigten Staaten m it ihren reichen E rfahrungen in d er E rd ö lg e w in n u n g h ält die Z em entabdich
tu n g fü r die bei w eitem beste. In d en n ordam erikanischen 01- bezirken ist d ah e r die Z em en tie ru n g das allein herrschende V erfüllungsverfahren; dabei gelten P fropfen von 5 t Zem ent (T rockengew icht), die bei einem P u m p e n d ru c k bis zu 60 at eingebracht w erden, fü r vollkom m en sicher. Aus eig en er E rfa h ru n g sind m ir Beispiele au s dem Unterelsaß bekannt, w o m an vo llstän d ig feste, rissefreie Zem entkerne h e ra u sg eb o h rt hat. N eu e rd in g s ist auch bei einer öster
reichischen B o h ru n g (N eukirchen am E nknach) trotz be
so n d e rs sch w ierig er V erhältnisse ein vollständig dichter u n d fester P fropfen e rb o h rt w o rd en . H ie r neigte das G e b irg e zum N achfall, w o d u rc h d e r B ohrbetrieb dauernd gestö rt w urde. D a m an n o ch keinen n eu e n Rohrstrang einbauen durfte, w u rd e das B oh rlo ch in ähnlicher Weise, w ie es o b e n geschildert ist, in n erh alb d er N a c h f a l l s c h i c h t m it Z em en t gefüllt u n d au s diesem P fro p fen ein Kern h erau sg eb o h rt. M an g ew a n n nich t n u r einen dichten Kern, s o n d e rn erhielt auch ein festes B ohrloch, in dem alle N ach
fallschw ierigkeiten beseitigt w aren, ein Z eichen dafür, daß
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der Z em en t g u t u n d in fester V e rb in d u n g m it d er G ebirgs- w a n d u n g erh ärtet w ar.
Die A n w e n d u n g d er Z em en tv erfü llu n g setzt au ß e r einer so rg fältig en R e in ig u n g des B ohrloches d u rc h S p iilu n g ein G eb irg e voraus, m it dem d er Z em en t beim A b binden verw achsen kann. D as ist bei w eichem T o n nich t der Fall, da e r sich im W asser lö st u n d d ann b ek a n n t
lich d ie E rh ä rtu n g des Z em entes verhindert. W eicher T o n als N ebengestein schließt d ah e r die A n w e n d u n g des V er
fahrens aus. W o solche Schichten die T re n n u n g zw ischen verschiedenen W a sse rh o riz o n ten bilden, m uß ein an d e rer W e g beschritten w erden. D urch W asseraufnahm e aus dem S pülstrom geraten to n ig e Schichten, w ie o ben bereits e rw äh n t w urde, ins Q uellen. Sie legen sich m it g ro ß em D ruck von a u ß e n an die V e rro h ru n g an u n d halten sie so fest, daß das Z iehen d e r R ohre oft auf u n ü b e rw in d lichen W id ersta n d stößt. M uß in nerhalb dieser T o n sch ich t eine W a sse ra b d ich tu n g erfolgen, so ist es ratsam , die fest
geklem m ten R ohre v o n v o rnherein verloren zu g eben u n d nicht das G eb irg e ern e u t zu zerreißen. M an kann dann die R ohre, nachdem sie m it klarem W asser g u t au sg e
sp ü lt sind, m it Z em en t V erfä llen . A uch eine einigerm aßen gew issenhaft d u rch g e fü h rte T o n k u g elv erfü llu n g schließt in diesem Falle w asserdicht, da d e r Q u ersch n itt des Loches g enau g egeben ist u n d die ß o h rk e u le auf die gesam te Masse wirkt. Z u m U nterschied von dem ein g an g s er
w ähnten A b d ichtungsverfahren allein d urch die V e rro h ru n g bietet sich h ier d e r V orteil, daß m an die R ohre un m ittel
b ar ob erh alb d e r festklem m enden S chicht schneiden und ziehen kann.
Ein gutes Mittel z u r V erfüllung von B oh rlö ch ern ist auch die E in fü h ru n g feinen Sandes. G ro b k ö rn ig e r Sand w irkt bekanntlich als Filter, feinster S an d dagegen saugt sich zw a r m it W asser voll, hält es ab e r kapillar in seinen Kanälen fest, so daß e r w assertragend w ird, eine E r
scheinung, die vom S ch w im m san d allgem ein b ek a n n t ist.
F einer S and scheidet sich leicht aus dem W asser aus und legt sich auf die S ohle a u f; n u r m uß dafür S o rg e ge
tragen w erden, daß er sich auf d e r B ohrlochsohle g leich
m äßig verteilt, w as leicht m öglich ist, w en n m an ihn ähnlich w ie den Z em en t m it D ruckw asser auf die Sohle des o ben geschlossenen B ohrloches bringt. Als P u m p e für S andschlam m ist ein M am m utbagger zw eckm äßig. In w en ig er w ichtigen Fällen w ird m an den Sand langsam in das gestängefreie Loch von o b en einschütten. M it diesem Verfahren sind in D eutschland seinerzeit g u te E rfolge im B untsandstein erzielt w o rd e n . Es erscheint b eso n d ers d o rt zw eckm äßig, w o ein artesisch au fsteigender W asserstrom vorh an d en ist, d er den Z em entniederschlag infolge des n o tw en d ig en se h r h o h en P u m p en d ru ck e s erschw ert. Bei starken S teigw assern ist zuerst S teinschlag, d a rü b e r Kies, dann g ro b e r Sand u n d endlich feinster S and in das B o h r
loch e in z u b rin g e n ; d u rch S teinschlag u n d Kies w ird die M enge des aufsteigenden W assers infolge d e r Q u ersch n itts
v errin g eru n g verm indert* w as w iederum die W a sse rg e
schw indigkeit im o bern, zu verfüllenden Teil des B o h r
loches so w eit herabsetzt, daß die V erfüllung m it feinem S and m öglich ist. Da sich S and nicht w ie Z em entm ilch zum H in d u rch d rü ck e n d u rch die P u m p e eignet, ist es zw eckm äßig, die V e rro h ru n g zu erh ö h en , bis d e r auf
steigende W asserstro m zum S tillstand g ekom m en ist, un d
den Sand löffelw eise von o ben in das B ohrloch e in z u führen.
Als b ew ährtes D ichtungsm ittel ist endlich n o ch der H olzkeil zu nennen. Ein aufgespaltener Klotz w ird am G estän g e in das B ohrloch ein g efü h rt u n d so d a n n ein H olzkeil in seinen Spalt eingetrieben, in den nötigenfalls noch Eisenteile h ineingeschlagen w erd en k ö n n en . Bei d en g ro ß e n G ew ichten, m it denen m an im B ohrloch zu schlagen verm ag, legt sich ein so lch er H olzkeil g u t g egen die W a n d u n g e n des B ohrloches, b eso n d ers w en n auch das G eb irg e eine g ew isse N achgiebigkeit besitzt. Ein F aulen des H o lzes k o m m t nich t in F rage, da es von jedem L uftzutritt abgeschlossen w ird. S elbstverständlich bew irkt ein so lc h er H olzklotz einen W asserabschluß n u r auf eine kurze B ohrlochstrecke. Bei so rg fältig er V erfüllung w ird m an ihn d ah e r n ic h t allein an w e n d en , so n d e rn in g e
eigneten Schichten zw ischen Z em ent-, T o n - o d er S an d verfüllungen einschalten. D ie A usw ahl d e r für die H o lzklötze in B etracht k o m m en d en Stellen m u ß un te r sorg fältig er B erücksichtigung des B o h rp ro fils er
folgen.
A us den v orstehenden D arle g u n g en g e h t hervor, daß die F rage ein er sachgem äßen B o h rlo c h v erd ich tiin g m it sicherm A b sch lu ß d er W asser v erschiedener H o riz o n te v o n ein an d e r technisch als gelöst gelten kann. Es g ib t jedoch kein V erfahren, das in jedem Fall a n w e n d b a r erscheint, vielm ehr m u ß die V erfü llu n g so rg fältig den v o rliegenden B ohrprofilen a n g e p aß t w erden. V erkehrt w äre es, w en n m an ein B ohrloch v o n unten nach o b en nach dem selben V erfahren V erfällen w ollte. P raktische S o n d ererfa h ru n g g e
h ö rt dazu, um an H a n d des P rofils die zw eckm äßigste V erfü llu n g sa n w e isu n g zu geben. E in B ohrloch im Kalisalz w ird m an z. B. im eigentlichen S alzgebirge m it Z em en t Ver
fällen, w obei selbstverständlich M agnesiazem ent u n d C h lo r
m ag n esiu m lau g e zu v erw enden sind. Z w ischen den ein zelnen Z em entsäulen, die jew eils auf einm al hergestellt w erden, kann m an H olzklötze einlegen, bei B o h ru n g en , die auf lange Strecken im S alzgebirge verlaufen, auch u n bedenklich S an d verfüllungen einschalten, w enn das Loch m it ko n zen trierter L auge g efüllt u n d d e r S and v o rh e r g e trocknet w o rd e n ist, dam it eine V e rd ü n n u n g d er L auge verm ieden w ird. In d er N ähe des Salzkopfes u n d etw as ü b e r ihn h in a u s ist u n b e d in g t Z em en t zu verw enden.
F o lg t ü b e r dem Salz B untsandstein, so ist in festen Schichten m it Feinsand, im Letten m it T on k u g elfü llu n g , u n terb ro ch en d u rch H olzklötze, zu arbeiten. In den o b erh a lb des B unt
sandsteins liegenden S chichten des T ertiärs u n d D ilu v iu m s g e n ü g t oft eine V erfü llu n g m it T o n k u g e ln im W echsel m it dem einfachen E inkippen des bei der B o h ru n g g e w o n n en e n G utes. Jedenfalls ist ab e r das B ohrloch auch hier scharf auf das A uftreten einzelner W a sserh o rizo n te zu prüfen, deren V e rb in d u n g u n te re in an d e r w ieder b e
seitigt w erden m uß. Bei den g erin g e n D rücken, um die es sich bei kleinen Teufen handelt, w ird hierzu eine V erfüllung m it T o n k u g eln g en ü g e n u n d n u r in w ichtigen Fällen ein H olzklotz einzuschalten sein. E ine V erfü llu n g m it Z em en t ist im T ertiä r selten an g eb rach t, w eil m an m it D ick sp ü lu n g g e b o h rt hat u n d die W a n d u n g e n des B ohrloches h in te r d er V e rro h ru n g m it ein er dichten T o n sc h ic h t üb erzo g en sind. G erade diese sichert den E rfolg d er A b d ich tu n g m it T on.
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Im S tein k o h len g eb irg e w ird m an in ähn lich er W eise w ie im S alzgebirge v o rw ieg en d m it Z em ent, dazw ischen m it H olzklötzen u n d bei g rö ß e re r Tiefe des B ohrloches in den K ohleschichten auch m it Sand V erfä llen . An der G re n ze g eg e n das D eckgebirge ist ein starker P fropfen aus gutem Z em en t an z u b rin g en . In d er überlag ern d en K reide hat m an an H an d des g eologischen P rofils auf die A b d ich tu n g d e r einzelnen W a sserh o rizo n te geg en ein an d er zu achten. Je nachdem , o b es sich um m e h r o d e r w en ig er reinen Kalk o d e r M ergel handelt, w ird also eine V erfüllung m it Z em ent, m it Sand o d e r m it T o n zu w ählen sein, w o bei innerhalb d e r w assertrag en d en Bänke H o lzklötze e in zuschalten sind. F ü r T ertiär u n d D iluvium gelten die für d as S alzbohrloch gegebenen A nw eisungen.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Die zurzeit als zuverlässig erp ro b te n V erfahren z u r Ver
fü llu n g eines T iefb o h rlo ch es w erd en beschrieben un d da
bei die B e d ingungen geprüft, u n te r denen jedes einzelne a n w e n d b a r ist. D as E rg e b n is lautet, daß sich bei dem heutigen Stande d er T echnik in jedem Fall eine zuver
lässige A b d ich tu n g erzielen läßt, daß a b e r das A b dichtungs
verfahren u n te r sorgfältiger B e o b ac h tu n g des anstehenden G esteins u n d des W asserum laufes in jedem Einzelfalle und fü r alle d u rch b o h rte n S chichten b eso n d ers ausgew ählt w erden m uß.
Die E rzeugung von H üttenkoks aus nicht backenden Kohlen.
Von Dozent Dr.-Ing. M. D o lc h , Wien.
D ie V ersuche, g u t gebackenen H ü tte n k o k s au s nicht o d e r schlecht backenden K ohlen zu erzeugen, reichen schon g erau m e Z eit zurück, o h n e daß es dabei g elu n g en wäre, eine b efriedigende L ö su n g dieser fü r die H ü ttenindustrie w eiter G ebiete u n g em ein w ichtigen F rage sicherzustellen.
E ine praktische D u rc h fü h ru n g im g ro ß e n M aßstabe haben lediglich jen e V erfahren g efunden, die, vo n schlecht b ack en d er K ohle au sg eh e n d , d u rch deren V erm isch u n g m it se h r g u t b ackender K okskohle die E rzielu n g eines befriedigenden G aru n g serz eu g n isses anstrebten u n d bei W ah l rich tig er K o h len m isch u n g en m an ch en o rts auch er
reichen konnten. D ie grundsätzliche L ö su n g dieser Frage steht ab e r n o ch aus.
Ihre V o ra u sse tzu n g ist die A u fh e llu n g d er bei der V erk o k u n g backender K ohlen sich ab spielenden u n d zeit
lich verfolgbaren R eaktionsvorgänge, deren G esam theit das Bild bestim m t u n d deren K enntnis allein R ichtlinien für die M öglichkeit des P rozesses m it an u n d für sich nicht geeigneten K ohlen zu liefern verm ag. N u r die planm äßige F re ile g u n g aller B edin g u n g en , an w elche die E rzielung d e r B ackw irkung g e b u n d e n erscheint, kann allgem eine R ichtlinien fü r die B eu rteilu n g u n d praktische B ehandlung dieser F rage abgeben, u n d die in E inzelfällen b ish e r fest- gestellte Backfähigkeit gew isser G em ische o d e r gew isser K ohlenarten — ich verw eise n u r auf die Tatsache, daß au ch gew isse lignitische B raunkohlen au sg esp ro ch en g e b ackene K okungserzeugnisse liefern k önnen — m u ß ledig
lich als Z ufallserfolg g ew ertet w erden, dem die notw en d ig e V erallgem einerung verschlossen ist.
Z u d e r w ü n sch en sw erten A ufh ellu n g d e r sich w ährend d e r V erk o k u n g einer K ohle abspielenden Einzelreaktionen träg t eine v o r kurzem erschienen A rbeit von D r.-Ing.
F . L i e r g 1 w esentlich bei, die zum erstenm al p lan m äß ig und, w as vielleicht n o ch w ich tig er sein dürfte, vo n praktischen G esichtspunkten aus an die B e h an d lu n g dieser w ichtigen F rage h eran zu g eh en g e s ta tte t Sie g e h t von bereits frü h e r m it w echselndem E rfolg, ab e r o h n e technische V erw irk
lic hungsm öglichkeit u n te rn o m m en e n V ersuchen aus, an u n d für sich nicht backenden K ohlen die w ünschensw erte
1 Z . I. ang ew .C b eu k 1922, S. 264.
B ackfähigkeit d u rch P ech zu sch läg e zu verleihen, un d ge
langt zu g rundsätzlich w ichtigen u n d se h r bem erkens
w erten F eststellungen, die als G ru n d la g e d er w eiter unten fo lg en d en Ü b erle g u n g en kurz Umrissen w erden sollen.
H insichtlich des Einflusses des P echzusatzes konnte festgestellt w erd en , d aß sich sein e verkittende W irkung w esentlich steigern läßt, w en n d er Z usatz in gelöster F o rm erfo lg t; ferner aber, u n d g erade die W eiterverfolgung, u n d A u sw ertu n g dieser F eststellung hat d ann zu gru n d sätzlich w ichtigen E rkenntnissen geführt, daß die im K leinversuch m it gew issen P echzusätzen erzielte Backfähig
keit beim G ro ß v e rsu ch u n te r zu n äch st an sch ein en d gleichen B e dingungen nich t m e h r zu erreichen w ar, u n d zw ar des
halb nicht, weil bei den G ro ß v e rsu ch e n die E rh itzu n g viel langsam er anstieg, so daß ein erh e b lich e r Teil des Binde
mittels v o r dem E rreichen d e r V erkokungstem peratur herausdestillierte u n d darum au f das E rg e b n is der erst bei h ö h ere r T e m p eratu r einsetzenden V erk o k u n g o h n e W ir
k u n g bleiben m ußte. A uf E inzelheiten soll hier nicht näh er ein g eg a n g en u n d n u r festgestellt w erden, daß es den V ersuchen g elu n g en ist, den K o k u n g sv o rg an g in einer b ish e r auch nich t a n n ä h e rn d erreichten W eise aufzuklären u n d gleichzeitig die G ru n d la g e n freizulegen, die für die B eurteilung d er W irtschaftlichkeit eines solchen V organges m a ß g eb e n d sind.
Z u n äch st erscheint d e r N achw eis als erbracht, daß g ew isse h o chschm elzige B itum ina, zu denen auch die b ish e r vielfach als »P echkohlenstoff« bezeichneten unlös
lichen P echbcstandteile g eh ö re n , auch in verhältnism äßig g e rin g e r M enge n ic h t b ackenden K ohlen die Backfähig
keit v e rle ih e n ; ferner, d aß diese hochschm elzigen Bitumina P olym erisations- o d e r K o n d ensationserzeugnisse niedriger schm elzender B itum ina sind, deren S chm elzpunkt inner
halb w eiter G re n ze n belieb ig b eeinflußt w erden k an n ; u n d endlich, daß es g elu n g en ist, Reihen solcher Körper zu g ew in n e n u n d fü r diese d an n das entsprechende Ver
halten uachzuw eisen w ie fü r die Reihe d e r g u t backenden K okskohlen b is zu d en Sinter- u n d S andkohlen herab.
D as bereits v o n M u c k b eh au p tete durchgängige S chm elzen d e r b ackenden K ohlen w ird nachgew iesen und
24. Juni 1922 G l ü c k a u f 773
auf G ru n d dieser F eststellung ein V erfahren z u r U n te r
su c h u n g von S teinkohlen nach dieser R ichtung hin in V orschlag g ebracht. D ie E rzielu n g vo n g u t gebackenem K oks ist d an n v o n d e r b en ach b arten L ag eru n g von S chm elzpunkt u n d Z e rse tzu n g sp u n k t d e r K ohle ab h än g ig . W o diese beiden w ichtigen T em p eratu rp u n k te n ic h t b e
n ach b art liegen, verliert d ie K ohle ihre g u te Backfähigkeit:
Pech einerseits u n d S andkohle anderseits sind als E n d glied er ein er langen Reihe von o rg an isc h en P ro d u k te n m it verschiedenem V erhalten beim V erk o k u n g sv o rg an g anzusehen, in n erh alb d ere r die g u t backenden K ohlen liegen.
F ü r die P raxis k o n n ten diese Feststellungen n u r d ann B e d eu tu n g g ew in n e n , w en n es gelang, solche h och- schm elzige B itum ina h erzu stellen ; d e r W e g dahin ist von der bereits m itgeteilten F eststellung gew iesen w o rd e n , daß es sich hierbei zw eifellos um P olym erisations- u n d K o n d en sationserzeugnisse handelt. V on d e r T atsache ausgehend, daß sich d e r E rw e ich u n g sp u n k t von P ech en verschiedener H erk u n ft d u rch V erblasen m it Luft w eitgehend beeinflussen läßt, hat d e r V erfasser gem einsam m it D r. L ierg U n ter
su c h u n g en in dieser R ich tu n g angestellt. Bereits die ersten V ersuche erbrachten den N achw eis, d aß es m öglich ist, a u s d e m ie ic h tsc h m e lz ig e n P ech hoch sch m elzig e P e c h k ö rp er nich t n u r w ie b ish e r zu isolieren, so n d e rn im Pech selbst zu erzeugen, m ithin diese P ro d u k te a u s einem praktisch u n b esch rän k t z u r V erfü g u n g steh en d en R ohstoff in beliebigen M engen zu gew in n en , w ä h re n d sich die frü h em V ersuche m it d er m ü h sam en Extraktion dieser K örper b eg n ü g e n m ußten. D en A usgangsstoff bildete ein S feinkohlenhartpech, das zunächst in einem bestim m ten V erhältnis in R einbenzol g elö st w u rd e . A us d e r filtrierten L ö su n g erg a b sich d u rch E indam pfen ein P ech, das zw eifellos frei v o n irg endw elchen b en zo lu n lö slich en Be
standteilen w a r u n d das als G ru n d la g e für die w eitern V ersuche diente. D u rc h V erblasen dieses reinen Peches m it Luft am W asserb ad e kon n te d e r g ew ü n sc h te E rfolg o h n e w eiteres erzielt w e rd e n : brachte m an das so ver- blasene P ech m it g enau d e r gleichen M enge reinen Benzols w ieder z u r L ösung, so stellte sich heraus, d aß ein Teil des P eches unlöslich g ew o rd en w ar u n d als feines, braunes P ulver, das leicht zusam m enschlickte, auf dem Filter z u rü c k b lie b ; bei d er U n tersu c h u n g dieses sclnverlös- lichen B itum ens u n d bei d er P rü fu n g se in er W irk u n g hinsichtlich e in e r E rh ö h u n g d e r Backfähigkeit zeigte es ein gan z äh n lich e s V erhalten w ie die seinerzeit d urch Extraktion so w o h l aus d e r K ohle selbst als auch a u s P ech isolierten hoch sch m elzig en K örper.
D am it schien ein W e g z u r praktischen H erstellung solcher K ö rp e r gew iesen zu sein. O b er seine w irtschaft
lichen A ussichten m u ß te in erster Linie die F eststellung entscheiden, ob es m öglich w ar, diese P olym erisation in gro ß em U m fange d u rch z u fü h ren , o d e r o b die im Pech eingeleitete U m se tzu n g frü h e r o d e r sp ä te r zum Stillstand kom m en u n d d ad u rc h eine te u re u n d u m ständliche A uf
arb eitu n g z u r Iso lie ru n g d e r g esuchten hochschm elzigen B itum ina n o tw e n d ig w erd en w ürde.
Z u r A ufk läru n g h ie rü b e r w u rd e d e r V ersuch w ieder
holt u n d p lan m äß ig ausgebaut. D as P ech w u rd e w ieder gelöst u n d die B e n zo llö su n g filtriert, w o d u rc h sich alle in R einbenzol u nlöslichen B estandteile ausschieden, dann das B enzol verjagt u n d das P ech m i t , Luft verblasen;
endlich w u rd e d er V erb lasu n g srü ck stan d zu d er gleichen K onzentration w ie ein g an g s in R einbenzol gelöst, das unlöslich G e w o rd e n e abfiltriert, die b lanke L ö su n g w ieder eingedam pft, das P ech neuerlich verblasen u n d dieser
» V o rg a n g siebenm al w iederholt. D ie sc h aubildliche V er
fo lg u n g d e r A n re ic h eru n g erg a b einen fast geradlinigen V erlauf; nach siebenm aligem V erblasen w aren gegen 90 % des u rsp rü n g lich ang ew en d eten P eches in d ie u n lösliche F orm ü b erg e g a n g e n o d e r dem A ufsp altu n g sv o r
g a n g anheim gefallen.
D am it erschien zu n ä ch st d e r N achw eis g eführt, daß es zw eifellos m öglich ist, auf einfachem W e g e einen g ro ß e n Teil des P ech es in die schw erlösliche o d e r schw er- schm elzige M odifikation ü b erzu fü h ren , u n d daß — diese F eststellung w ar b eso n d ers w ich tig - das V erblasen n ich t n u r einen Teil d er P ech b ild n er erfaßt hatte, so n d e rn die w eitaus g rö ß te M enge, w en n n ic h t die G esam theit d er P e ch k ö rp e r um w an d eln konnte, so w eit bei diesem V or
g a n g nich t n och an d ere P ro d u k te entstanden, auf die noch ein g eg a n g en w erden w ird.
O b e r die N atu r dieses P ro zesses u n d ü b e r die V o r
gän g e, die sein A blaufen kennzeichnen, v erm ö g e n b is zu einem gew issen G ra d e fo lg en d e B e obachtungen A ufschluß zu geben. In allen Fällen w u rd e zu m Lösen des Peches, um es zu n äch st frei von unlöslichen B estandteilen zu er
halten, R einbenzol verw endet, das z u r S icherheit noch ü b e r eine kleine K olonne fraktioniert w o rd e n u 'a r u n d keine B estandteile m it einem 8 0 ° ü b erste ig e n d en S iede
p u n k t enthielt. T ro tzd em kon n te bereits beim A ufdestil
lieren d e r ersten L ö su n g verblasenen P ech es festgestellt w erden, d aß die D estillation m it dem E rreichen ein er T em p eratu r vo n 8 0 ° in den abziehenden D äm pfen keines
w egs b ee n d et w ar, daß vielm ehr auch w eiterhin u n te r langsam em , stetigem A nsteigen des S iedepunktes noch er
hebliche D estillatm engen ü b erg in g e n , die n ic h t dem L ösungsm ittel entstam m en konnten, sicherlich a b e r auch n ich t im P ech v o rh an d e n w aren, ehe m an es d e r Ver- b la su n g un terw o rfen hatte. Es h andelte sich dem nach um se k u n d är gebildete, infolge des V erblasens neu auf
getretene Z erfallserzeugnisse des P eches. E ine so fo rt v o r
g en o m m en e W ie d e rh o lu n g des V ersuches lieferte dasselbe E rgebnis. D aher m u ß a n g e n o m m e n w erden, daß g le ich zeitig m it d er P olym erisation eines T eils des P eches auch seine A ufspaltung erfo lg t w ar. D er R eaktionsverlauf erklärt sich dem nach so, daß selbst bei den an g ew an d ten an u n d fü r sich n iedrigen T em p eratu ren , die z u n ä ch st 1 5 0 ° n ic h t überschritten, ein e deutliche A u fsp altu n g d e r P ech b ild n e r eingetreten w ar, die so w o h l z u r B ild u n g d e r g e suchten hoch m o lek u laren schw erlöslichen u n d sch w er- schm elzigen P ro d u k te als auch gleichzeitig z u r B ild u n g verhältnism äßig n ied rig sied e n d er Z erfallserzeugnisse führte.
D ie gleichzeitige E n tste h u n g g rö ß e re r M engen anthrazen- artig er E rzeugnisse, die in die L eitungen ü b erg in g e n u n d sich d o rt als kristallinische g elb e M assen absetzten, soll hier n u r neben b ei erw ä h n t w erd en , da w ir das ganze G ebiet, das sich h ie r d e r U n te rsu c h u n g erschließt, erst zu m g erin g e n T eil in A rbeit n eh m en konnten.
D ie zunächst n u r als H ilfsprozeß ged ach te U m w a n d lu n g d es P eches in h ö h ersc h m elzig e B itum ina ist d em nach n ic h t allein einfach un d m it g ü n stig en A usbeuten du rch fü h rb a r, so n d e rn dürfte auch b ish e r n o ch n ic h t o d er
774 G l ü c k a u f Nr. 25
n u r w en ig beachtete M öglichkeiten zu r V erw ertung des an u n d fü r sich nicht hoch w ertig en P eches d urch Auf sp a ltu n g in A n th razen k ö rp er u n d n iedriger siedende Ö le eröffnen. D a b eso n d e rs die letztem w ertvoller sind als d e r A usgangsstoff, bietet sich die M öglichkeit, m indestens einen Teil, w enn nicht die G esam theit der K osten des V o rg a n g es au s ihnen zu decken. D e r P ro zeß der H er
stellu n g des fü r die V erk o k u n g notw en d ig en B indem ittels g ew in n t dam it allgem einere B edeutung, u n d nicht zuletzt w ird ja auch zu berücksichtigen sein, daß die erzeugten h ochschm elzigen E rzeugnisse, von ihrer b eso n d ern E ig
n u n g als Bindem ittel fü r den V erko k u n g sp ro zeß abgesehen, für eine g anze Reihe w eiterer P rozesse ein w esentlich w ertvolleres M aterial bilden als das b ish er verw endete H artpech.
Mit den beiden gru n d sätzlich en F eststellungen, daß sich einerseits die U m w a n d lu n g des P eches in ein viel besser w irkendes Bindem ittel fü r die V erk o k u n g m it befriedi
g en d e r A usbeute erzielen läßt u n d anderseits dieser P rozeß infolge seiner allgem einen A ussichten hinsichtlich d er Er-' zielung w ertvoller N ebenerzeugnisse auch w irtschaftlich an sich A nreiz bieten kann, schien die w ichtigste B e d in g u n g fü r die praktische A u sw ertu n g d er oben angeführten E r
kenntnisse ü b e r die V erk o k u n g nich t backender K ohlen erfüllt. Leichte V erfügbarkeit u n d billiger P reis d e r als B inde
mittel b en ö tig ten schw erschm elzigen B itum ina scheinen g e g eben zu sein.
D aß die m itgeteilte Art d er P o ly m erisieru n g durch V erblasen m it Luft bei ein er bestim m ten T em p eratu r nu r e i n e F o rm d er A u sfü h ru n g darstellt, dürfte o h n e weiteres klar s e in ; ebenso, daß die F o rm der D u rc h fü h ru n g den verschiedensten B edürfnissen a n g e p aß t w erden kann. Die richtige W ah l d er U m w an d lu n g sfo rm für die vorliegenden B e d ingungen kann n u r d er V ersuch im g ro ß e n ergeben, d er d an n auch auf Art, Beschaffenheit u n d V erhalten des P eches R ücksicht nehm en m uß. Die A ussichten solcher V ersuche erscheinen a b e r nach dem Ausfall d er bisher n u r im kleinen M aßstab v o rg en o m m en en d u rch a u s erfolg
v ersprechend, so daß m an auch bei vorsichtigster Be
w e rtu n g zu ein er g ü n stig en B eurteilu n g gelangt. D am it dürfte a b e r die g anze F ra g e d er V erk o k u n g nicht backender K ohlen d e r L ö su n g einen gew altigen S chritt n äher
g eb ra c h t sein.
B esondere B eachtung dü rfte aber der ganzen Frage auch im H in b lick auf die V ersuche beizum essen sein, die in A m erika angestellt w o rd e n sin d u n d d o rt zu r G e w in n u n g eines »A nthracoal« g enannten E rz eu g n isses1 gefü h rt haben, das nach den v o rliegenden A ngaben o h n e w eiteres an die Stelle des H ü tten k o k s treten kann u n d ihm in m ancher H in sic h t so g a r ü berlegen sein, dabei ab e r die V erw ertu n g des b ish er abfallenden A nthrazitkleins gestatten soll.
W enngleich h ie r die A rb eitsb ed in g u n g en scharf d u rch die Tatsache u m schrieben sind, daß ein gan z bestim m tes E r
zeugnis u n te r Z u hilfenahm e eines bestim m ten B indem ittels, als w elches H artpech gew äh lt w u rd e, zu ein er h o m o g e n en u n d koksartigen M asse verkokt w erd en soll, so ist die F rage im G ru n d e d o ch dieselbe w ie h ie r u n d d reh t sich um die M öglichkeit d er V erk o k u n g nicht b ackender K ohle z u r G e w in n u n g eines dem H ütten k o k s g leichw ertigen u n d
* Anthracoal a new domestic and metallurgical fuel raade bv coking
»nthracite fines with coal-tar>pitch, Coal Age 1921, Bd. 20, S. 296,
an seiner Stelle v erw endbaren E rzeugnisses. Als Binde
m ittel w u rd e n H artp ech e m it einem E rw eichungspunkt von 54 un d 5 9 ° C (265 und 2 S 0 0 F) v erw en d et; die erzielten E rgebnisse sollen bei einem Z usatz von etw a 17 bis 1 9 % Pech am g ü n stig sten sein und alle E rw artungen, die m an an ein solches V erfahren stellen kann, vollauf be
friedigen.
Die E instellung des Pechzusatzes auf einen verhältnis
m äßig so niedrigen W e rt ist zw eifellos g ü n stig zu be
urteilen, d e r grundsätzlich w ichtige G esichtspunkt der V erw en d u n g von Bindem itteln m it entsprechend hohen S chm elzpunkten, die d ann allerdings nicht m ehr unter den landläufigen Begriff »H artpech« Fallen, scheint aber n icht gew ahrt.
Die B ild u n g von K rusten an den R etortenw änden, ü ber die d e r an g e zo g e n e A ufsatz berichtet, ist zweifellos auf die Z ersetzu n g g ro ß e r M engen flü ch tig er P echbestand
teile zurückzuführen, die an d er eigentlichen V erkokung d er K ohle nicht m e h r teilnehm en konnten, weil sie be
reits v o r E rre ich u n g der K ok u n g stem p eratu r aus dem G em isch h era u sd estillie rten ; die V erw en d u n g schwerer schm elziger u n d nicht flüchtiger B itum ina w ird dann zu e in er erheblichen E rsparnis an B indem itteln führen und gleichzeitig die E n tste h u n g d er K rusten, die n u r einen m inderw ertigen, den P ro z eß stö ren d en Abfall bedeuten, verhindern.
F ü r den V erlauf des V erk o k u n g sv o rg an g es und für die E igenschaften des G ä ru n g sp ro d u k te s ist also das V o rhandensein g ew isser B itum ina m it bestim m ten Eigen
schaften m aßgebend, g leich g ü ltig ob diese Bitum ina be
reits in der u rsp rü n g lich e n K ohle v o rg eb ild et sin d oder einem nicht backenden K ohlegem isch zugesetzt werden.
Backende K ohlen enthalten diese B itum ina bereits, und die A nnahm e liegt nahe, daß die aus solchen Kohlen gew innbaren Extraktivstoffe w eitgehend m it ihnen über
einstim m en o d e r ihnen gleich sind.
D iese A uffassung w ird an sch ein en d d urch das Ver
halten gew isser B raun k o h len so rten d u rch b ro ch en , die, g an z im G egensatz zu d er g ro ß en M ehrheit dieser Kohlen, g u t gebackenen K oks auch o h n e Z uhilfenahm e von B indem itteln un d bei d u rch a u s n orm al verlaufender Ver
k o k u n g ergeben. D ieser K oks unterscheidet sich äußer
lich in ein er ganzen Reihe vo n Fällen n u r w enig und in erster Linie hinsichtlich ein er etw as stärker entwickelten P orosität, eines g e rin g e m scheinbaren spezifischen G e
w ichtes von dem K oks g u t b ackender S teinkohlen. Diese E rsch e in u n g ist ab e r bis zu einem gew issen G ra d e nicht ü berraschend u n d zum Teil w o h l als F o lg e des erheblich h ö h ern G ehaltes an gasförm igen G arungserzeugnissen an zusprechen, sei es n u n , daß es sich um die eigent
lichen D estillationsgase d er B raunkohle handelt, oder um jene sekundären E rzeugnisse, die eine F olge des w äh ren d d er E rh itzu n g in d er K ohle zum raschen zeit
lichen A blauf g ebrachten In k o h lu n g sp ro zesses sind.
D ie Feststellung aber, d aß eine ganze Reihe solcher K ohlen, die g u t gebackenen K oks u n te r d urchaus nor
m alen V erk o k u n g sb ed in g u n g en ergeben, keine nennens
w erten A usbeuten an Extraktivstoffen ergeben, zwingt zu d er A nnahm e, daß in diesen Fällen erst w ährend d er Destillation o d e r m it der steigenden Erhitzung, w elche die K ohle erfährt, ein A bbau höherm olekularer
24, Juni 1922 G l ü c k a u f 775
K ohlebestandteile stattfindet, der d ann jene als T räg er der B ackw irkung an g e sp ro ch e n en E rzeugnisse ergibt.
So naheliegend auch diese A nnahm e zunächst er
scheinen m ag, befriedigen kann sie nicht. Zw eifellos handelt es sich doch — u n d gerade darin dürfte der w ertvolle Kern d er U n tersu c h u n g en von L ierg liegen — nicht um das V erhalten dieser K ö rp er an sich, sondern um die W irk u n g , die sie auf die ganze M asse der K ohlesubstanz a u s ü b e n : n u r dann, w enn die ganze M asse der K ohle bei E intritt d e r Z ersetzu n g in einen plastischen Z ustand Übertritt u n d fü r diesen ü b e r eine gew isse physikalische Beschaffenheit verfügt, kann erw artet w erden, daß das G a ru n g serz eu g n is d er V erk o k u n g gebacken ist.
Das B indem ittel, das die B ackw irkung sicherstellen soll, w irkt d an n in erster Linie w o h l in dem Sinne, daß es den S chm elzfluß o d e r die Schm elzbarkeit d er ganzen M asse u n terh alb des Z ersetzu n g sp ro d u k tes sichert. Es w irkt dem nach nicht lediglich als Lösungsm ittel, das die w eitgehende A n n ä h e ru n g der K ohleteilchen a n ein an d er bew irkt, so n d e rn ist von entscheidendem Einfluß auf die Schm elzbarkeit des G em isches h o chm olekularer K ohlebestandteile, w irkt also in erster Linie rein physi
kalisch. C hem ische G esichtspunkte dürften n u r insofern in F rag e kom m en, als sie die E igenschaften der T rä g er des Schm elzflusses im H inblick auf diesen bestim m en.
D ie B ackw irkung gew isser K ohlen ist m ithin nicht o d e r nicht unm ittelbar auf die A nw esenheit bestim m ter Stoffe allein zurü ck zu fü h ren , so n d e rn d urch das ganze V erhalten d e r K ohlesubstanz bestim m t, das allerdings w ie je d er Schm elzfluß bereits d urch verhältnism äßig g erin g e M engen von Schm elzflußm itteln w eitgehend beeinflußt w erden kann.
N im m t m an a u s d er geschlossenen Reihe von K ohlen
bestandteilen ein er Backkohle die S ubstanzen, die den Schm elzfluß einleiten, heraus, so verliert sie das Back
verm ögen, weil d e r Schm elzfluß nicht m e h r Zustande
kom m en kann. F ü r jene K ohlen aber, die dieser B e d in g u n g d e r S chm elzigkeit g a r nicht o d e r n u r in einem seh r beschränkten U m fang g e n ü g e n , w ie zum Beispiel fü r S interkohlen u n d S andkohlen, b eso n d ers aber fü r die M ehrzahl d er B raunkohlen, kann d er Schm elz
fluß d u rch Z u g a b e g ew isser Schm elzm ittel, als w elche die so g en an n ten B indem ittel in erster Linie anzusprechen sein dürften, gesichert w e rd e n : die chem ische Reihe e r
scheint w iederhergestellt. D ie Tatsache, daß es m öglich ist, diese K ö rp er so w o h l aus S teinkohlenpech, als auch aus B raunkohlen- o d e r P etrolpechen zu g ew in n en , w enn n u r gew isse rein physikalische B edingungen erfüllt w erden, zeigt den v o rw ieg en d physikalischen C harakter des Prozesses. In diesem Z u sam m en h a n g ist au c h die T atsache bem erkensw ert, daß das E xtraktionserzeugnis aus O strau e r K ohle an u n d für sich nicht backend w ar (sein S ch m elzp u n k t liegt bereits ob erh alb des Z erse tzu n g s
punktes), daß es a b e r gleich w o h l den S chm elzfluß d er ganzen M asse herstellte.
G enetisch b etrachtet w ü rd e sich d ann die naheliegende A n n ah m e ergeben, d aß eine Reihe so w o h l d er jüngsten als auch d er geo lo g isch ältesten K ohlen nich t ü b e r jene geschlossene Reihe schm elziger K ohleerzeugnisse verfügen, die als G an zes einen S ch m elzp u n k t in u nm ittelbarer N ähe der Z erse tzu n g sp u n k te besitzen, w ährend dies, allerdings
m it gew issen E inschränkungen, fü r eine Reihe m ittlerer K ohlen zutrifft. D afür, daß es sich hierbei um d u rc h gän g ig e Reaktionen u n d nicht lediglich um eine V erkittung d er K ohleteilchen handelt, sp rich t bereits die Tatsache, daß v erhältnißm äßig g erin g e M engen des zugesetzten M ittels die E rzielung einheitlicher P ro d u k te erlauben, daß m ithin durch m en g en m ä ß ig zurücktretende K onzentrationen des zugesetzten B itum ens bereits eine vollständige G efü g e
ä n d e ru n g im G aru n g serz eu g n is erreicht w ird.
W ä h ren d die ersten seinerzeit m it Pech v o rg en o m m en en V ersuche das Pech b ew u ß t o d er u n b e w u ß t n o ch als L ösungsm ittel betrachteten u n d dem gem äß se h r g ro ß e M engen verbrauchten, da die K onzentration d er w irklich aktiven P echbestandteile se h r g erin g w ar, haben die neuen V ersuche u n d A rbeiten den se h r w esentlichen F ortschritt erzielt, daß sie dem A ngelp u n k t des V erfahrens plan m äß ig näherkom m en u n d von den b ish e r verw endeten P ro d u k te n eben n u r m e h r jene Bestandteile heranziehen, die tatsächlich den V erlauf des P rozesses bestim m end beinflussen.
D ie Tatsache, daß die V ersuche auch ü b e r die G e w in n u n g von g u t gebackenem B raunkohlenkoks aus an u n d für sich g ar n ich t backenden B raunkohlen berichten, ist bereits m itgeteilt w o rd en . Die W ichtigkeit ein er g ru n d sätzlichen L ö su n g dieser F rage fü r eine g anze Reihe von W irtschaftsgebieten b edarf w o h l keiner H erv o rh e b u n g . F ü r sie w ird a b e r die Feststellung, o b die an u n d für sich erhaltenen K o k u n g sp ro d u k te u n d b eso n d ers d e r s o genannte H albkoks als A u sg an g sg u t v erw endet w erden können, von b eso n d erer W ichtigkeit se in : daß die R o h kohle an sich schon infolge ihres h o h en G ehaltes an flüchtigen V erb in d u n g en u n d d er u n te r starker G asentw ick
lu n g v o rsichgehenden V erk o k u n g kein g ü n stig es A u sg an g g u t ab g eb en kann, dürfte klar sein. A nders k ö n n en die V er
hältnisse hinsichtlich des H albkoks liegen, d er ja zw eifellos in seiner Z u sam m en setzu n g viel m e h r A ussichten bietet.
V ersuche in dieser R ichtung haben b efriedigend a b g e schlossen u n d auch diese M öglichkeit sichergestellt. Ihre W e iterverfolgung dürfte auch ü b e r das G efü g e u n d die Beschaffenheit des H albkoks, ü b e r die m an n u r se h r w en ig unterrichtet ist, A ufklärung b r in g e n ; nach den b ish erig en E rgebnissen h an d e lt es sich ab e r bei diesem E rzeugnis zw eifellos nicht um einen Koks, um elem entaren K o h len stoff - w ie d enn die A n w e n d u n g dieses Begriffes in der letzten Z eit zusehends eingeschränkt w erden m u ß te so n d e rn um P ro d u k te, die sich infolge eines se h r w eit getriebenen, dabei ab e r rasch zum A bschluß g ebrachten K ohlungsprozesses stark den g eologisch altern K ohlen nähern, o h n e allerdings deren gleichm äßigen o rg an isc h en A ufbau aufzuw eisen.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
A usgehend von den F eststellungen einer A rbeit von D r.-Ing. F. L i e r g w erden die fü r d as Eintreten d e r Back
w irk u n g bei d er V erk o k u n g b ackender S teinkohlen m a ß g eb en d en G esichtspunkte kurz besp ro ch en u n d daran die F ragen geknüpft, o b u n d inw iew eit die M öglichkeit b e
steht, die im K leinversuch erzielten E rgebnisse fü r den H ü ttenbetrieb n u tz b ar zu m achen u n d z u r G e w in n u n g von H ütten k o k s au s nicht backender S teinkohle u n d auch aus B raunkohle auszubauen. D ie H erste llu n g v o n B inde
m itteln, die nich t m e h r w illkürlich herausgegriffen, so n d ern
776 G l ü c k a u f Nr. 25
in ihrer Beschaffenheit u n d Z u sam m en setzu n g w eitgehend den B edürfnissen des V erk o k u n g sv o rg an g es an g e p aß t sind, w ird kurz behan d elt u n d die M öglichkeit der w irtschaft
lichen G e w in n u n g so lc h er E rzeugnisse erö rtert un d nach
gew iesen.
D e r V ersuch, auf G ru n d d e r vorliegenden U n ter
su c h u n g en u n d F eststellungen ein Bild ü b e r den K o kungs
v o rg a n g zu g ew in n en , fü h rt d ann zu d er A nnahm e, daß das B indem ittel in erster Linie den S chm elzfluß d er K ohle bei d e r K ok u n g stem p eratu r sicherstellen m u ß , dem nach vo r
nehm lich physikalisch w irk t; dabei scheint die B ackw irkung w en ig e r auf das V o rhandensein g ew isser Stoffe an sich, als vielm ehr auf die E ig n u n g des g anzen G em isches der K ohlebildner zu m Schm elzfluß zu rü c k zu fü h re n zu sein, d e r d an n auch d u rch an u n d fü r sich g erin g e M engen von Schm elzm itteln w eitgehend b eeinflußt w erden kann;
Die R einigung des I
Von Dr.-Ing. K.
A us den K ohlenw äschen u n serer Z echen fließt sto ß w eise o d e r stän d ig verbrauchtes W aschw asser ab. Es ist m it feinem K ohlenschlam m beladen, d e r je nach der B esonderheit d e r K ohle m e h r o d e r w en ig e r m it Letten u n d än d e rn G esteinteilen g em ischt ist. D er abfließende K ohlenschlam m verschm utzt u n se re W asserläufe. S o g ar au s H o lla n d sin d schon Klagen ü b e r die V ersch m u tzu n g des R heines d u rch K ohlenschlam m lau t g ew o rd en . Z ugleich a b e r bedeutet das Abfließeii dieses S chlam m es einen g ro ß e n w irtschaftlichen V erlust. A us dem E m schergebiet g ehen auf diesem W e g e jährlich viele H u n d ertta u sen d e von T o n n e n reiner K ohle verloren. Es ist deshalb d rin g en d nötig, für ein e bessere R e in ig u n g des K ohlenw aschw assers zu sorgen.
D ie d afür aufzu w en d en d en K osten bedeuten n u r einen Bruchteil des d ad u rch zu erreichenden w irtschaftlichen N utzens.
D ie T ech n ik d e r K lärung ist bei K öhlenw aschw asser einfacher als bei irg en d ein em ä n d e rn A bw asser. E s kom m t n u r darauf an, das W asser in K lärräum en etw a 2 —6 st in R uhe o d e r in langsam em D u rch flu ß zu halten, w obei die O berfläche d e r in Betrieb befindlichen K lärräum e etw a 2 - 3 qm auf 1 cbm stün d lich e W asserm en g e betragen soll.
O b die K lärräum e im ü b rig en la n g o d er b reit o d e r tief, ob sie technisch so o d e r so ausgestaltet sind, ist fast einerlei.
N u r d ara u f k o m m t es an, d aß d er S chlam m rechtzeitig entfernt u n d richtig verw ertet w ird. A uch die baulich sch ö n ste K läranlage ist im B etriebe w ertlos, w e n n sie zu- geschlam m t ist. D ie K lärung stellt d ah e r bei K ohlem vasch- w asser eigentlich n u r eine S c h l a m m f r a g e dar.
V on d er S ch la m m b e h an d lu n g au s betrachtet m uß m an bei K ohlenkläranlagen zw ei g ro ß e G ru p p e n u n te r
scheiden, näm lich solche m it tro ck n e r u n d so lch e m it n asser S ch lam m fö rd eru n g ,
In den K läranlagen m it t r o c k n e r S ch lam m fö rd eru n g w ird d e r S chlam m in den A bsitzbecken selbst getrocknet.
1 Am 3. Mai 1922 in der Versammlung d er Emschergenossenschaft in Essen gehaltener Vortrag.
diese A n n ah m e w ü rd e d ann zu d er Ü b erle g u n g führen, daß, genetisch betrachtet, eine g ro ß e A nzahl so w o h l g eo logisch jü n g e re r als auch d e r g eologisch ältesten Kohlen nich t ü b e r jen e geschlossene Reihe schm elziger Stoffe verfügt, w elche die G ru n d la g e für die Backfähigkeit ab- geben, u n d die en tw e d er prim är in d er K ohle bereits vor
h an d e n sin d o d e r ab e r — u n d diese A n sch a u u n g dürfte fü r die backenden g eo lo g isc h se h r ju n g e n B raunkohlen bzw . für gew isse Schichten davon zutreffen — erst w äh re n d d er E rh itz u n g au s h ö h ern B itum en gebildet w erd en m üssen.
Auf die volksw irtschaftlich kaum zu überschätzende B edeutung d e r V erkokungsm öglichkeit nicht backender K ohlen u n d auch d e r B raunkohle für eine g an ze Reihe v o n W irtschaftsgebieten, die n ic h t ü b e r K okskohle ver
fügen, w ird hingew iesen.
I m h o f f , Essen.
D er K ohlenschlam m eig n et sich h ierfür im G egensatz z u städtischem o d e r an d erm org an isch em Schlam m be
so n d ers, w eil e r erh eb lich sch w erer als W asser ist und sich infolgedessen u n te r W asser fest zusam m ensetzt.
W e n n m an d aher in einem A bsitzbecken d as ü b e r dem S chlam m stehende W asser abgelassen hat, findet man an der S ohle u n te r g ü n stig en V erhältnissen m anchm al einen S chlam m vor, d e r fast stichfest au sg esch ö p ft w erden kann. D ies ist jedoch n u r bei b e so n d e rs günstigen S chianim arten d er Fall u n d setzt außerdem ein e von G ru n d w a sse r völlig freie B eckensohle voraus. U nter g ew ö h n lich e n V erhältnissen m u ß die T ro c k n u n g des S chlam m es in den A bsitzbecken d urch eine künstliche E n tw ässeru n g d e r S o h le unterstü tzt w erden. D am it die in die S ohle eingebaute S ickerung g u t arbeitet, ist es zw eckm äßig, die S ickerrohre geschlossen zu halten, so
lange das A bw asser d urch das A bsitzbecken fließt, und sie erst d ann zu öffnen, w en n m an das Becken au s
geschaltet u n d das ü b e r dem S chlam m steh en d e W asser abgelassen hat. Sickerbecken dieser A rt stehen au f Zechen in g ro ß e r Z ahl erfolgreich in Betrieb. D abei m üssen stets m ehrere Becken v o rh an d e n sein, die abw echselnd so betrieben w erden, das die erste G ru p p e vom W asser d u rchflossen w ird, die zw eite zu m T ro c k n en leer steht u n d die dritte au sg eräu m t w ird. Im B etriebe sollen stets zw ei Becken h in te rein a n d er v o m W asser d urch
flossen w erden, d am it m an das erste Becken m öglichst bis zum Rande zusch lam m en kann, w äh re n d in dem zw eiten, n och schlam m freien Becken d e r n ö tige schlam m freie K lärraum ist. D ie A u srä u m u n g d es Schlam m es au s so lch en Becken erfo lg t in d e r Regel von H a n d in F ö rd e n v ag e n , die auf G leisen auf d e r B eckensohle laufen.
In einzelnen Fällen w erden jed o ch auch G reifbagger verw endet.
D ie K lärbecken m it tro ck n e r S ch lam m fö rd eru n g haben d en N achteil, daß sie g ro ß e Flächen brauchen. Es gelingt, m it einem Drittel d er Fläche au szukom m en, w enn man
24, Juni 1922 G l ü c k a u f 777
den S chlam m n a ß u n t e r W a s s e r au s den Becken herauszieht. D ieses V erfahren ist bei den K läranlagen fü r städtisches A bw asser (z.B . bei E m sch erb ru n n en ) allgem ein bekannt. D o rt w ird die S ohle trich terfö rm ig ausgebildet un d d er Schlam m m it R ohren von den T iefpunkten der S o hlentrichter abg ezo g en . F ü r K ohlenschlam m ist dieses V erfahren nicht an w endbar, o b w o h l im m er w ied e r von N eulingen au f diesem G eb iet A nlagen so lch er A rt g eb au t w erden, die dann zu schw eren F ehlschlägen führen. D er K ohlenschlam m setzt sich u n te r W asser, w ie sc h o n erw äh n t w urde, se h r fest zusam m en. E r ist in diesem Z ustand nicht p u m p b a r u n d verstopft die R o hrleitung. W e n n m an ihn a b e r u n te r W asser d u rch A ufw ühlen u n d V erm ischen m it W asser zu m F ließen g eb ra ch t hat, entsteht in dem S chlam m n u r ein kleiner T richter. D ann brich t W asser von o ben durch, u n d es g elin g t nicht, den Schlam m , der sich an d e r S ohle in einiger E n tfern u n g von dem S chlam m ro h r befindet, au s den Becken h erau szu b rin g en . D ie so gebauten K läranlagen w erden deshalb nach einigen m iß lu n g en en V ersuchen gew ö h n lich so betrieben, d aß d er Schlam m nicht, w ie geplant, u n te r W asser abgezogen, so n d e rn jedes einzelne Becken z u r E n tsc h lam m u n g a u s
geschaltet u n d n u n d er Schlam m d u rch H an d a rb e it m it W asser v e rd ü n n t u n d a u sg ep u m p t w ird. D araus g eh t hervor, daß die nasse S ch la m m fö rd e ru n g w äh ren d des Be
triebes n u r m it bew eglichen S chlam m rohren, die die g anze S ohle bestreichen, zu em pfehlen i s t Eine w eitere V o ra u s
setzung ist, daß d e r S chlam m v o r dem S augkopf des R ohres in dem A ugenblick, in dem er in das R o h r eintreten soll, m it W asser au fg e w ü h lt u n d v erd ü n n t w ird. D erartige, von O . F rü h lin g in B raunschw eig gebaute S pülköpfe stehen zum B aggern v o n F luß- u n d Seeschlam m in G ebrauch u n d h aben sich nach V ersuchen d e r E m schergenossen- schaft m it en tsp re ch e n d er U m ä n d e ru n g fü r K ohlenschlam m bew ährt.
M it d er nassen S ch la m m fö rd e ru n g aus den A bsitz
becken ist z w a r die K läru n g des A bw assers erledigt, a b e r noch n ich t die S chlam m behandlung, d enn für nassen K ohlenschlam m g ib t es keine unm ittelbare V erw en d u n g . In d er Regel w ird d e r nasse K ohlenschlam m auf einen entfernter g elegenen T rockenplatz, zum Beispiel auf die Bergehalde, befördert, w o er g en ü g e n d Fläche u n d Zeit findet, um v ö llig auszutrocknen. E r kann v o n dort, so w ie es v o rh in fü r Sickerbecken beschrieben w o rd en ist, von H a n d o d er d u rch B ag g er w eggeschafft w erden.
D er getrocknete K ohlenschlam m ist zw ar kalorienreich, aber w egen seiner F einkörnigkeit als B rennstoff n u r m it E inschränkungen b rau ch b ar. Am besten w ird e r a u s
genutzt, w en n m an ihn m it den K oksabfällen d e r K okereien m ischt u n d dieses M ischgut im Kessel m ö g lich st auf einem W a n d e rro st m it U n terw in d verbrennt. D rin g en d erw ü n sch t ist es, daß die Z echen dieses M ischgut selbst verbrennen u n d d am it die h o ch w e rtig e Stückkohle er
sparen, die sich zu m V ersand besser eig n et als d er m in d e r
w ertige K ohlenschlam m .
D ie b eiden besch rieb en en V erfahren d er A bw asser
klärung m it tro ck n e r o d e r nasser SchlammfQjrlerarTg, ver
b unden m it n atürlicher T ro c k n u n g des S chlam m es an der Luft, stehen zurzeit in d e r P raxis fast allein in A n w en d u n g , Mit einem dieser beiden V erfahren w ird man im m er zu m Ziel kom m en.
E s g ib t aber noch eine g ro ß e Zahl vo n V erfahren, die im G eg en satz zu den b ish e r beschriebenen natürlichen V erfahren k ü n s t l i c h e V erfahren g en a n n t w erd en k ö n n en u n d n och kurz b esp ro ch en w erden so lle n 1.
V o r allem h at es etw as Bestechendes, nach V erfahren zu suchen, die erlauben, den nassen S chlam m au f m öglichst kleinem Raum d u rch M aschinen irg en d w e lch e r A rt zu trocknen, dam it die L ufttrocknung, die in allen Fällen g ro ß e F lächen u n d m eist auch g ro ß e F örderw eiten er
fordert, verm ieden w ird. F ilterpressen u n d S chleuder- m aschinen, die zu diesem Z w eck in d e r A bw asserrein ig u n g seit vielen Jahrzehnten allgem ein bek an n t sind, eignen sich für K ohlenschlam m nicht. B ew ährt hat sich aber ein neues P reßverfahren d e r M adruck-G esellschaft in U erdingen. H ierbei w ird d e r nasse K ohlenschlam m m it K oksgrus g em isch t u n d dann g ep reß t. Infolge d er aufsaugenden W irk u n g des K oksgruses g elin g t es, auf diesem W e g e b rau c h b are P re ß lin g e herzustellen, die in je d er F e u e ru n g v e rb ran n t w erd en k ö n n en . Die Kosten des V erfahrens sind allerdings hoch, so daß es g eg e n ü b e r dem o ben b eschriebenen M ischen von K oksgrus m it dem an d e r Luft getrockneten K ohlenschlam m w ohl kaum zu bestehen verm ag.
E ine erfolgreiche S c h la m m tro ck n ü n g ist auch in dem Zellenfilter von W o lf in M agdebtirg-B uckau g elu n g en . D abei w ird eine m it einem Filterstoff ü b erz o g en e T rom m el, deren H o h lrau m u n te r V akuum steht, d urch den nassen K ohlenschlam m gedreht. D ann b leibt u n te r d er W irk u n g des V akuum s eine S chlam m schicht auf dem Filtertuch kleben, die bei d er D re h u n g d e r T ro m m el herau sg eh o b en u n d d ann g etrocknet u n d abgekratzt w ird. D as V erfahren ist im g ro ß e n für K ohlenschlam m n och nich t an g ew en d et w o rd en .
A uf äh nlichen G ru n d sätz en b eru h t die ebenfalls n och n ic h t im g ro ß en erp ro b te B orsigsche S chlam m nutsche, bei d e r die -Saugfilterfläche feststeht, w äh ren d ein d reh b a re r Arm den nassen S chlam m au fb rin g t u n d den getrockneten abkratzt.
D ie sc h o n bei dem M adruck-V erfahren erw äh n te H e r
stellu n g von P re ß lin g e n ist auch d e r D eutschen M aschinen
fab rik in D u isb u rg g elu n g en . D o rt sin d au s K ohlenschlam m b rauchbare E ierbrikette hergestellt w o rd e n . D abei ist je
doch ein Z usatz von Pech erforderlich, d er das V erfahren unw irtschaftlich m acht.
W irtschaftlich arbeitet die Brikettfabrik d er Firm a F redrich & C o. in G elsenkirchen, die in ein er Z iegel
stran g p resse au s schlechtem K ohlenschlam m , H olzabfällen, E m sch erb ru n n en sch lam m u n d R ückständen au sT e erfän g ern d e r E m schergenossenschaft b rau c h b are P re ß lin g e herstellt, die an H eizw ert der P re ß b ra u n k o h le gleich sind.
Als b eso n d e rs aussichtsreich m u ß n och d as V erfahren der E lektro-O sm ose-K ohlenveredelungsgesellschaft in G e l
senkirchen e rw äh n t w erden, d e r es im G ro ß v e rsu ch g e
lu n g e n ist, im nassen K ohlenschlam m die K ohle von den Letten zu tren n en . D u rch dieses V erfahren läßt sich d er K ohlenschlam m sow eit reinigen, d aß er, falls es sich um G askohie handelt, nach A n w e n d u n g eines d e r beschrie
b enen T ro ck n u n g sv erfah ren u n m ittelb ar d er hoch w ertig sten K ohle, d e r K okskohle, zugesetzt w erd en kann.
1 Eine eingehende Beschreibung dieser Verfahren mit einem Bericht über die mit ihnen erzielten Ergebnisie wird in einem besondem Aufsatz folgen.
